EP1602410B1

EP1602410B1 - Freistrahlzentrifuge für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP1602410B1
Application number: EP05010220A
Authority: EP
Inventors: Dieter Baumann; Karl Grosse Wiesmann
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: DE202004008785U1; DE502005008695D1; ATE451969T1; EP1602410A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freistrahlzentrifuge für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das mit einem abnehmbaren Dekkel verschlossen ist, mit einem im Gehäuse drehbar angeordneten Rotor und mit Kanälen zur Zuführung des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur Abführung des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor aus Kunststoff sowie einteilig oder mit fest miteinander verbundenen Teilen ausgeführt ist, wobei der Rotor mindestens eine Rückstoßdüse und einen Schmutzsammelbereich aufweist und wobei der Rotor zur Entsorgung bei geöffnetem Deckel komplett aus dem Gehäuse entnommen werden kann.
Dabei weist die Zentrifuge Mittel zur Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufweist und der Rotor einen die Rückstoßdüse(n) umfassenden Antriebsteil, der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, und einen den Schmutzsammelbereich umfassenden Schmutzfangteil, der von dem zweiten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, auf.
Eine Freistrahlzentrifuge der vorstehend beschriebenen Art ist aus EP 1 071 512 B1 bekannt. Der Rotor ist hier komplett als Wegwerfteil konzipiert, das im Rahmen einer regelmäßigen Wartung der Zentrifuge aus dieser entnommen und durch einen frischen Rotor ersetzt wird. Damit der Rotor problemlos entsorgt, insbesondere thermisch verwertet werden kann, besteht dieser komplett aus einem problemlos verbrennbaren Kunststoff. Im Betrieb dieser bekannten Freistrahlzentrifuge strömt der volle die Zentrifuge durchströmende Schmierölstrom zunächst durch den Schmutzsammelbereich des Rotors und anschließend durch die Rückstoßdüsen aus.
Ferner zeigt das Dokument EP-A-1 340 547 einen Zentrifugenrotor und das Dokument EP-A-1 287 895 zeigt eine Zentrifuge mit einem Rotor und mit einer Flüssigkeitsstromaufteilung auf der Zulaufseite in einen Teilstrom zu einem Antriebsteil und einen Teilstrom zu einem Schmutzfangteil. Der den Schmutzfangteil durchfließende Teilstrom wird anschließend in den Antriebsteil übergeleitet und dort mit dem anderen, unmittelbar in den Antriebsteil geführten Teilstrom wieder vereinigt. Der Gesamtstrom tritt dann durch die Rückstoßdüsen aus dem Rotor aus.
Bei diesen bekannten Zentrifugen ist nachteilig, daß das Innere des Rotors einschließlich seines Schmutzsammelbereichs unter dem vollen Schmieröldruck steht. Dies macht besondere Verstärkungsmaßnahmen an dem aus Kunststoff bestehenden Rotor erforderlich, um dem hohen Öldruck auf Dauer schadlos standhalten zu können.
In Anbetracht dieses Standes der Technik stellt sich daher die Aufgabe, eine Freistrahlzentrifuge zu schaffen, bei der ein vollständig aus Kunststoff bestehender Rotor geringeren Belastungen durch den Schmieröldruck ausgesetzt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Freistrahlzentrifuge der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Antriebsteil nur von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, daß der zweite Schmierölteilstrom aus dem Schmutzfangteil unmittelbar in einen drucklasen Bereich im Innern des Gehäuses führbar ist, daß das Druckniveau einerseits im Antriebsteil und andererseits im Schmutzfangteil getrennt voneinander einzustellbar ist.
Insbesondere besteht so die vorteilhafte Möglichkeit, im Schmutzfangteil einen geringeren Druck des Schmieröls einzustellen, wodurch die mit dem Schmieröldruck verbundenen hohen Kräfte, die von innen her auf den Rotor wirken, wesentlich vermindert werden können. Es steht nun nur noch der im Vergleich zum Schmutzfangteil wesentlich kleiner ausführbare Antriebsteil unter dem vollen Schmieröldruck, was konstruktiv eine wesentliche Vereinfachung darstellt. Gleichzeitig bleibt aber ein wirksamer Antrieb erhalten, weil hierfür der volle Schmieröldruck nutzbar bleibt. Damit kann der Rotor leichter und mit geringerem Materialaufwand hergestellt werden, was Kosteneinsparungen bei der Herstellung und höhere Drehzahlen im Betrieb des Rotors ergibt.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Freistrahlzentrifuge wird vorgeschlagen, daß der Rotor ein einstückiges Oberteil, ein einstückiges Unterteil und mindestens eine dazwischen angeordnete Zwischenwand aufweist, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, und daß das Oberteil und die Zwischenwand den Schmutzsammelbereich einschließen und das Unterteil und die Zwischenwand den Antriebsteil bilden. Vorteilhaft ist für die ölseitige Aufteilung des Rotors in den Schmutzsammelteil einerseits und den Antriebsteil andererseits nur die Zwischenwand erforderlich, was eine einfache Herstellung des Rotors ergibt. Für die Verbindung von Oberteil und Unterteil und Zwischenwand genügt im Idealfall ein einziger Schweißbereich, was ein weiterer Beitrag zu einer einfachen und dadurch kostengünstigen Herstellung des Rotors ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, daß das Oberteil eine radial innere und eine radial äußere Ringwand und eine oberseitige Deckwand umfaßt, daß die radial innere Ringwand mit ihrem hohlen Inneren einen Kanal für den dem Schmutzfangteil zuzuleitenden Schmierölteilstrom bildet und daß die radial innere Wand in ihrem oberen Bereich mindestens eine Übertrittsöffnung aus dem Kanal in den Schmutzsammelbereich aufweist. Durch die Verwendung einer radial inneren und radial äußeren Ringwand für das Oberteil erhält dieses eine hohe Grundstabilität. Gleichzeitig wird das hohle Innere der radial inneren Ringwand als Kanal für die Zuführung des zu reinigenden Schmierölteilstroms zum Schmutzfangteil genutzt. Durch die Lage der Übertrittsöffnung im oberen Bereich der radial inneren Wand wird der zu reinigende Ölteilstrom möglichst weit oben in den Schmutzfangbereich eingeführt und legt so einen langen Weg durch den Schmutzfangbereich zurück, was für die Schmutzpartikelausscheidung aus dem Öl günstig ist.
In weiterer Ausgestaltung ist, wieder im Sinne einer möglichst kompakten Bauweise, bevorzugt vorgesehen, daß das Unterteil einen zentralen Einlaß für den gesamten der Zentrifuge zugeleiteten Schmierölstrom aufweist, daß von dem Einlaß eine erste Durchbrechung mit definiertem Querschnitt durch die Zwischenwand in den Kanal führt und daß von dem Einlaß wenigstens eine zweite Durchbrechung mit definiertem Querschnitt in wenigstens eine zwischen der Zwischenwand und dem Unterteil ausgebildete Düsenkammer führt. In dieser Ausführung sind alle Mittel für die Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in die zum Schmutzfangteil einerseits und zum Antriebsteil andererseits fließenden Teilströme innerhalb des Rotors angeordnet. Außerhalb des Rotors werden keine weiteren Mittel für die Aufteilung des Ölstroms benötigt. Durch Festlegung geeigneter Querschnitte der beiden Durchbrechungen ist eine gewünschte mengenmäßige Aufteilung der Teilströme für den Schmutzfangteil und für den Antriebsteil auf einfache Art und Weise möglich.
Um aufwendig herzustellende äußere Kanäle am Rotor zu vermeiden, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, daß das Unterteil oberseitig eine niedrige, deckungsgleich mit der radial inneren Ringwand des Oberteils verlaufende Ringwand aufweist und daß die zweite Durchbrechung radial durch die Ringwand des Unterteils verläuft. Der für den Antriebsteil bestimmte Ölteilstrom kann so von dem zentral liegenden Einlaß auf kürzesten Weg durch die zweite Durchbrechung dem Antriebsteil zugeführt werden. Bei Bedarf können auch mehrere Durchbrechungen über den Umfang der niedrigen Ringwand verteilt angeordnet sein.
Um das gereinigte Schmieröl aus dem Schmutzfangteil des Rotors möglichst einfach und mit möglichst geringem Strömungswiderstand abführen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Zwischenwand einstückig mit wenigstens einem rohrstutzenartigen Ölauslaßkanal ausgeführt ist, der aus einem radial inneren Teil des Schmutzsammelbereichs durch die/eine Düsenkammer hindurch zur Unterseite des Rotors führt und dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt der ersten Durchbrechung und der Übertrittsöffnung(en). Durch die einstückige Ausführung der Zwischenwand mit dem Ölauslaßkanal bleibt die Konstruktion des Rotors einfach und es genügen im günstigsten Fall drei Einzelteile zur Bildung des kompletten Rotors. Durch den im Verhältnis zum Querschnitt der ersten Durchbrechung größeren Querschnitt des Ölauslaßkanals kann sich im Schmutzfangteil des Rotors kein Öldruck aufbauen, so daß der gewünschte geringe Druck im Schmutzfangteil des Rotors gewährleistet bleibt. Lediglich im Antriebsteil, der im Verhältnis zum Schmutzfangteil ein wesentlich kleineres Volumen aufweist, herrscht der volle Schmieröldruck, der aber aufgrund des geringen Volumens des Antriebsteils problemlos von den Teilen des Rotors, die den Antriebsteil bilden, aufgenommen werden kann. Bei dem Antriebsteil bilden die Rückstoßdüsen den Bereich des kleinsten Querschnitts im Strömungsverlauf des den Antriebsteil durchströmenden Schmierölteilstroms, wodurch eine hohe Antriebsleistung für den Rotor sichergestellt ist.
Im Sinne eines möglichst einfachen Aufbaus des Rotors ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Zwischenwand einteilig ausgeführt ist und sich in einer Ebene zwischen Oberteil und Unterteil erstreckt. Damit umfaßt der Rotor nur drei miteinander zu verbindende Teile, wobei hier vorteilhaft das Verbinden der Teile miteinander in einer einzigen in Radialrichtung verlaufenden Ebene erfolgen kann.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß die Zwischenwand zweiteilig ausgeführt ist und daß sich ein radial äußerer Teil der Zwischenwand in einer ersten Ebene und ein radial innerer Teil der Zwischenwand in einer zweiten Ebene zwischen Oberteil und Unterteil erstreckt. Bei dieser Ausführung besitzt der Rotor zwar ein Einzelteil mehr, jedoch ist hiermit eine größere Freiheit hinsichtlich der Gestaltung insbesondere des Antriebteils erreicht.
Um den Rotor, insbesondere dessen den größten Teil des Rotors einnehmenden Schmutzfangteil, mit einer möglichst geringen Materialstärke fertigen zu können, ohne die Gefahr von Schäden hervorzurufen, ist in weiterer Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen, daß im Schmutzfangteil in Radialrichtung weisende, in Umfangsrichtung des Rotors gleichmäßig voneinander beabstandete Leit- und Trennwände vorgesehen sind, die einstückig mit dem Oberteil sind. Die Leit- und Trennwände sorgen für eine Aussteifung des Schmutzfangteils, insbesondere von dessen radial äußerer Umfangswand, die bei Rotation des Rotors durch die dabei entstehenden Fliehkräfte beaufschlagt wird. Durch die einstückige Ausführung der Leit- und Trennwände mit dem übrigen Rotor wird eine einfache Herstellbarkeit gewährleistet und es sind keine zusätzlichen Montageschritte für die Leit- und Trennwände erforderlich. Schließlich sorgen die Leit- und Trennwände dafür, daß beim Beschleunigen des Rotors das darin befindliche Schmieröl ohne Schlupf zügig mit beschleunigt wird, so daß die zur Abscheidung von Schmutzpartikeln dienende Fliehkraft sehr schnell wirksam wird.
Eine weitere Maßnahme im Hinblick auf eine möglichst einfache Gestaltung des Rotors besteht darin, daß unten und oben am Rotor jeweils ein zentrischer Wellenstummel zur drehbaren Lagerung des Rotors angebracht oder einstückig angeformt ist. Die Wellenstummel können in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Oberteil bzw. dem Unterteil des Rotors hergestellt werden, so daß auch hierfür keine besonderen Fertigungs- und Montageschritte nötig werden.
Eine andere Ausführung der Zentrifuge sieht anstelle der Wellenstummel vor, daß der Rotor in seinem Zentrum einen axial durchgehenden, oben und unten oder nur unten offenen Hohlraum aufweist, daß durch den Hohlraum zur drehbaren Lagerung des Rotors eine gehäusefeste Achse verläuft und daß zwischen der Achse und dem Rotor Lager angeordnet sind, die bei dem Entnehmen des Rotors aus dem Gehäuse auf der Achse verbleiben. Auch bei dieser Ausführung bleibt der Rotor in seiner Konstruktion sehr einfach und ist deshalb kostengünstig herstellbar. Auch hier ist der Rotor komplett entsorgbar, wobei die Lager für die Lagerung des Rotors beim Austausch des Rotors auf der fest im Gehäuse der Zentrifuge angeordneten Achse verbleiben und für den neuen Rotor weiter verwendet werden. Es wird also auch hier bei der Wartung der Zentrifuge nur der aus Kunststoff bestehende Rotor zusammen mit dem darin abgesetzten Schmutzpartikelkuchen entsorgt. Die Achse mit den Lagern verbleibt als Lebensdauerbauteil in der Zentrifuge.
Für die zuvor beschriebene Ausführung der Freistrahlzentrifuge ist in weiterer Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen, daß durch die gehäusefeste Achse ein einen Öleinlaß bildender Abschnitt eines Ölzuführungskanals verläuft, daß von dem Öleinlaß durch mindestens eine in der Achse vorgesehene erste Übertrittsöffnung mit definiertem Querschnitt der erste Schmierölteilstrom in den Schmutzsammelbereich führbar ist und daß von dem Öleinlaß durch mindestens eine in der Achse vorgesehene zweite Übertrittsöffnung mit definiertem Querschnitt der zweite Schmierölteilstrom in den Antriebsteil führbar ist. In dieser Ausgestaltung sind die Mittel zur Aufteilung des der Zentrifuge zugeführten Schmierölstroms in die beiden Teilströme für den Schmutzfangteil und den Antriebsteil in die gehäuseseitig vorgesehene Achse integriert. Der Rotor muß damit diese Mittel nicht aufweisen und kann von entsprechend einfacher Ausführung sein.
Schließlich sieht eine Weiterbildung der zuvor erläuterten Zentrifuge vor, daß ein unteres Lager des Rotors durch ein Gleitlager mit einer auf die Achse aufgesetzten Lagerbuchse gebildet ist, daß stromab der zweiten Übertrittsöffnung der Achse in der Lagerbuchse mindestens eine in den Antriebsteil führende weitere Durchlaßöffnung vorgesehen ist und daß der Rotor mit einem zentralen unteren, hülsenartig geformten Bereich im Schiebesitz abgedichtet auf die Lagerbuchse aufgesetzt ist. Der Strömungsweg für den Schmierölteilstrom zum Antriebsteil verläuft hier durch die Lagerbuchse und damit durch das untere Gleitlager des Rotors hindurch, wodurch dessen wirksame Schmierung zuverlässig gewährleistet ist. Weiterhin sitzt hier der Rotor mittels seines unteren, hülsenartig geformten Bereiches dicht und mechanisch ausreichend fest auf der Lagerbuchse, so daß ein unerwünschtes vertikales Bewegungsspiel des Rotors im Betrieb der Zentrifuge ausreichend unterbunden ist. Bei einer Wartung kann der Rotor manuell oder mittels eines Hilfswerkzeugs von der Lagerbuchse abgezogen werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1: den kompletten Rotor für eine Zentrifuge, in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt,
Figur 2: den Rotor aus Figur 1 in einer abgewandelten Ausführung, wieder im Längsschnitt,
Figur 3: den Rotor aus Figur 2 in einem Querschnitt gemäß der Linie C-C in Figur 2 und
Figur 4: eine komplette Zentrifuge, hier wieder im Längsschnitt.

Den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß sie einen mechanisch einteiligen Rotor 2 aufweisen, wobei aber der Rotor 2 funktional jeweils einen Antriebsteil 3 und einen Schmutzfangteil 4 aufweist, die jeweils von einem eigenen Schmierölteilstrom durchströmbar sind.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Rotors 2 ein Oberteil 22 und ein Unterteil 23 sowie eine zwischen diesen angeordnete Zwischenwand 24, wobei diese drei Teile miteinander dichtend verbunden sind und so den einteiligen Rotor 2 bilden. Bevorzugt bestehen dabei die einzelnen Teile 22 - 24 des Rotors 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff und sind miteinander verschweißt.
Das Oberteil 22 des Rotors 2 besitzt radial außen eine Umfangswand 40, radial innen eine innere Wand 43 und axial oben eine obere Wand 41, die zusammen ein einstückiges Spritzgußteil bilden. Von der Oberseite der oberen Wand 41 ragt ein ebenfalls einstückig mit dem Oberteil 22 ausgebildeter Wellenstummel 5'' vor, der zur drehbaren Lagerung des Rotors 2 im hier nicht dargestellten Gehäuse der Zentrifuge dient.
Im Inneren des Schmutzfangteils 4 ist ein Schmutzsammelbereich 4' gebildet, der zur Aufnahme von Schmutzpartikeln aus dem zentrifugierten Schmieröl dient. Die Zuführung des Schmieröls in den Schmutzfangteil 4 erfolgt durch den Kanal 30' im Inneren der radial inneren Wand 43, der über mehrere in Radialrichtung verlaufende Öleinlässe 44 mit dem Schmutzsammelbereich 4' verbunden ist. Außerdem sind im Inneren des Schmutzfangteils 4 in Radialrichtung verlaufende und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Leit- und Trennwände 48 angeordnet, die ebenfalls mit dem Oberteil 22 einstückig ausgeführt sind.
Im unteren Teil des Rotors 2 unterhalb der Zwischenwand 24 ist der Antriebsteil 3 ausgebildet. Der Antriebsteil 3 besteht aus dem Unterteil 23 und der Zwischenwand 24. In dem Raum zwischen dem Unterteil 23 und der Zwischenwand 24 sind zwei Düsenkammern 34' ausgeformt, die jeweils mit einer Rückstoßdüse 34 zum Antrieb des Rotors 2 verbunden sind.
Die Zuführung des Schmieröls zum Rotor 2 erfolgt zentral von unten her durch den Öleinlaß 18 im Zentrum des Unterteils 23. Dieser Öleinlaß 18 ist in Form eines Rohrstutzen ausgebildet, der gleichzeitig einen nach unten vorragenden unteren Wellenstummel 5' für die drehbare Lagerung des Rotors 2 bildet.
In seinem oberen Bereich ist der Öleinlaß 18 über eine erste, in Axialrichtung durch die Zwischenwand 24 verlaufende Durchbrechung 24.1 mit dem zuvor schon erwähnten Kanal 30' zur Zuführung des zu reinigenden Schmieröls zum Schmutzfangteil 4 verbunden.
Über eine in Radialrichtung verlaufende zweite Durchbrechung 24.2 ist der Einlaß 18 mit den Düsenkammern 34' verbunden. Die radiale Durchbrechung 24.2 verläuft dabei durch eine niedrige Ringwand 30.1, die einstückig mit dem Unterteil 23 ausgebildet ist und sich von diesem dekkungsgleich mit der inneren Wand 43 des Oberteils 22 nach oben erstreckt. Das untere Ende der radial inneren Wand 43 des Oberteils 22 und das axial obere Ende der Ringwand 30.1 des Unterteils 23 stoßen jeweils dichtend an die Oberseite bzw. Unterseite der Zwischenwand 24 an.
Weiter ist die Zwischenwand 24 noch mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten, durch eine der Düsenkammern 34' nach unten verlaufenden rohrförmigen Element ausgeführt, das einen Ölauslaß 47 für das gereinigte Schmieröl bildet.
Wie die Figur 1 anschaulich zeigt, ist der Querschnitt der ersten Durchbrechung 24.1 kleiner als der Querschnitt der zweiten Durchbrechung 24.2. Für den ersten, durch den Schmutzfangteil fließenden Ölteilstrom bildet die erste Durchbrechung 24.1 eine Drosselstelle, an der der Öldruck abgebaut wird, wonach das Öl im Inneren des Schmutzfangteils 4 drucklos ist. Hierzu sind die Einlässe 44 und der Auslaß 47 für den ersten Ölteilstrom mit einem im Verhältnis zur ersten Durchbrechung 24.1 größeren Querschnitt ausgeführt.
Für den zweiten Ölteilstrom bilden die Rückstoßdüsen 34 eine Drosselstelle, da der Querschnitt der Düsen 34 kleiner ist als der Querschnitt der zweiten Durchbrechung 24.2, die den zweiten Ölteilstrom in die Düsenkammern 34' führt. Damit steht in den Düsenkammern 34' und an den Düsen 34 der volle Schmieröldruck an und für den Antrieb des Rotors 2 zur Verfügung.
Wie aus der Figur 1 schließlich ersichtlich ist, verläuft die Zwischenwand 24 hier als einstückige Wand in einer einzigen radialen Ebene durch den unteren Teil des Rotors 2.
Figur 2 zeigt eine in dieser Hinsicht abgewandelte Ausführung des Rotors 2, bei der nun die Zwischenwand aus zwei Zwischenwandteilen 24 und 24' gebildet ist. Ein radial äußerer Zwischenwandteil 24 liegt in einer der Lage der Zwischenwand 24 gemäß Figur 1 entsprechenden Position zwischen dem Oberteil 22 und dem Unterteil 23 des Rotors 2. Im Unterschied zu dem Beispiel gemäß Figur 1 ist bei dem Beispiel gemäß Figur 2 die Ringwand 30.1 auf der Oberseite des Unterteils höher ausgebildet. Ein zentraler Zwischenwandteil 24.1 liegt auf der Oberseite dieser höheren Ringwand 30.1 auf und besitzt in seinem Zentrum die erste Durchbrechung 24.1 für den zum Schmutzfangteil 4 fließenden Schmierölteilstrom.
In seinen übrigen Teilen entspricht der Rotor 2 gemäß Figur 2 der Ausführung gemäß Figur 1.
Figur 3 zeigt den Rotor 2 aus Figur 2 in einem Querschnitt gemäß der Linie C-C in Figur 2. Radial außen ist in Figur 3 die radial äußere Umfangswand 40 des Schmutzfangteils 4 des Rotors 2 erkennbar. Radial ganz innen liegt die innere Wand 43 des Schmutzfangteils 4. Durch das hohle Innere der inneren Wand 43 verläuft der Kanal 30'.
Von der Umfangswand 40 erstrecken sich mit dieser einstückig ausgebildete Leit- und Trennwände 48 radial nach innen. In der linken Hälfte der Figur 3 sind dabei diese Leit- und Trennwände 48 sowohl mit der Umfangswand 40 als auch mit der inneren Wand 43 einstückig ausgeführt. In der rechten Hälfte der Figur 3 sind die Leit- und Trennwände 48 nur mit der Umfangswand 40 einstückig, während sie radial innen im radialen Abstand von der inneren Wand 43 enden.
Figur 4 schließlich zeigt eine komplette Zentrifuge 1 im Längsschnitt, wobei die Zentrifuge 1 einen einteiligen Rotor 2 aufweist, der um die Drehachse 20 drehbar ist.
Die Zentrifuge 1 umfaßt ein Gehäuse 10, das oberseitig mit einem Schraubdeckel 14 verschlossen ist. Hierzu besitzt das Gehäuse 10 ein Innengewinde 11 und der Deckel 14 ein Außengewinde 16, die miteinander in lösbarem Schraubeingriff stehen. Bei von dem Gehäuse 10 abgenommenen Deckel 14 kann der Rotor 2 durch Abziehen nach oben aus dem Gehäuse 10 entnommen und entsorgt werden. Ein neuer Rotor 2 kann dann in umgekehrter Richtung von oben her eingesetzt werden, um die Zentrifuge 1 wieder zu komplettieren.
Der Rotor 2 besitzt auch hier einen Antriebsteil 3 und einen Schmutzfangteil 4, die nicht voneinander trennbar sind, sondern eine Einheit bilden. Der Rotor 2 besteht hier aus einem thermoplastischen Kunststoff und ist aus einem Oberteil 22 und einem Unterteil 23 entlang einer umlaufenden Schweißnaht 40' zusammengeschweißt. Der radial äußere Bereich des Inneren des Schmutzfangteils 4 bildet hier wieder den Schmutzsammelbereich 4', der nach außen durch die Wand 40, nach oben durch die Wand 41 und nach unten durch den Boden 42 des Rotors 2 begrenzt ist. Im Antriebsteil 3 sind zwei Zweigkanäle 33 ausgebildet, die jeweils zu einer'Rückstoßdüse 34 für den Antrieb des Rotors 2 führen.
Das Gehäuse 10 der Zentrifuge 1 umfaßt hier einen unter dem Rotor 2 angeordneten Gehäuseteil 10', mit dem eine zentrale Achse 5 für die drehbare Lagerung der Rotors 2 verbunden ist. Hier ist mittels eines Gewindeendes 50 die Achse 5 mit einer zentralen Achsaufnahme 12 des Gehäuseteils 10' verschraubt. Weiterhin ist die Achse 5 in einem unteren Abschnitt 53 hohl ausgebildet, wodurch ein Strömungsweg für Schmieröl gebildet ist.
Außerdem liegt in diesem hohlen Abschnitt 53 ein Mindestdruckventil 7 mit einem in Schließrichtung durch eine Feder belasteten Ventilkörper 70, das bei fehlendem oder zu geringem Schmieröldruck den Öleinlaß 18 der Zentrifuge 1 verschließt.
Mittels eines unteren Gleitlagers 51 und eines oberen Gleitlagers 52 ist der Rotor 2 auf der gehäusefesten Achse 5 drehbar gelagert.
Übersteigt der Schmieröldruck einen vorgebbaren Druck, öffnet das Mindestdruckventil 7. Bei geöffnetem Mindestdruckventil 7 strömt zu reinigendes Schmieröl durch den Einlaß 18 in Axialrichtung nach oben an dem Ventilkörper 70 des Mindestdruckventils 7 vorbei. In Höhe des unteren Gleitlagers 51 führen radiale Kanäle 54 vom hohlen Inneren des Abschnitts 53 der Achse 5 nach außen. In einer auf dem unteren Teil der Achse 5 sitzenden Lagerbuchse 21 des Gleitlagers 51 sind in gleicher Höhe wie die Kanäle 54 weitere radiale Kanäle 54'' ausgebildet, die zusammen einen radialen Strömungsweg aus dem Abschnitt 53 in die Zweigkanäle 33 zu den Rückstoßdüsen 34 bilden.
Nahe dem oberen Ende des hohlen Abschnitts 53 der Achse 5 führt ein weiterer radialer Kanal 54' aus dem Abschnitt 53 in einen Ringkanal 30', der zwischen einer radial inneren Wand 43 des Schmutzfangteils 4 und dem Außenumfang der zentralen Achse 5 verläuft. Durch diesen Kanal 30' und durch aus diesem radial nach außen führende Einlässe 44 gelangt das zu reinigende Schmieröl in den Schmutzfangteil 4.
Das durch den Einlaß 44 in den oberen Bereich des Schmutzfangteil 4 gelangte Schmieröl durchströmt das Innere des Schmutzfangteils 4 von oben nach unten, wobei sich infolge einer Rotation des Rotors 2 Schmutzpartikel durch Fliehkraft radial außen im Inneren des Schmutzfangteils 4, nämlich in dessen Schmutzsammelbereich 4', absetzen. Das gereinigte Schmieröl verläßt den Schmutzfangteil 4 radial innen und unten durch einen Ölauslaß 47, von wo aus das Schmieröl in einen drucklosen Bereich 13 im Inneren des Gehäuses 10 gelangt. Von dort kann das Schmieröl beispielsweise in die Ölwanne einer zugehörigen Brennkraftmaschine zurückfließen.
Um den Ölteilstrom, der aus dem Ölauslaß 47 austritt, zu verlangsamen und zu vergleichmäßigen, sind an der Unterseite des Antriebsteils 3 und an der Oberseite des Gehäuseteils 10' in Umfangsrichtung verlaufende, unterbrochene Umlenkrippen 17 vorgesehen.
Der aus den Düsen 34 austretende Schmierölteilstrom gelangt radial außen von den Umlenkrippen 17 ebenfalls in den drucklosen Bereich 13 und von dort zurück zur Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine. Zur Trennung dieser beiden Ölteilströme dient eine Abschirmscheibe 17', die radial außen vom Auslaß 47 sowie parallel zu und mit Abstand von der Oberseite des Gehäuseteils 10' an diesem angebracht ist.
Der Ölteilstrom, der aus dem Ölauslaß 47 austritt, fließt unter der Abschirmscheibe 17' hindurch und kann so von dem aus den Düsen 34 austretenden Ölstrahlen nicht aufgewirbelt werden, wodurch eine unerwünschte Bremsung des Rotors 2 vermieden wird.
Die Aufteilung des durch den Einlaß 18 zuströmenden Schmierölstroms in die zwei Teilströme, die einerseits zu den Rückstoßdüsen 34 und anderseits zum Schmutzfangteil 4 fließen, erfolgt hinsichtlich Menge und Druck durch die Querschnitte und die Anzahl der radialen Kanäle 54, 54' und 54'' in einer gewünschten Weise. Dabei kann hier der radiale Kanal 54' eine Drosselstelle für den durch den Schmutzfangteil 4 fließenden Schmierölteilstrom bilden, um den Schmutzfangteil 4 vom Schmieröldruck zu entlasten.
Bei einer Wartung der Zentrifuge 1 gemäß Figur 4 kann nach Abschrauben des Deckels 14 vom Gehäuse 10 der Rotor 2 komplett in Axialrichtung nach oben abgezogen werden, nachdem eine Sicherung 38 aus dem oberen Ende der Achse 5 entnommen wurde.
Der Rotor 2 sitzt in seinem montierten Zustand mittels eines unteren Abschnitts 30" seines Rohrkörpers 30 abgedichtet und ausreichend stramm auf der Lagerbuchse 21 des unteren Gleitlagers 51 sowie mit einem oberen Endbereich des Rohrkörpers 30 auf dem oberen Gleitlager 52. Die Passung ist bei beiden Lagern 51 und 52 so gewählt, daß der Rotor 2 in aufgesetztem Zustand ausreichend fest sitzt, aber bei abgenommenem Deckel 14 und entfernter Sicherung 38 noch problemlos manuell nach oben hin abgezogen werden kann.

Claims

Freistrahlzentrifuge (1) für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (10), das mit einem abnehmbaren Deckel (14) verschlossen ist, mit einem im Gehäuse (10) drehbar angeordneten Rotor (2) und mit Kanälen (18, 13) zur Zuführung des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur Abführung des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor (2) aus Kunststoff sowie einteilig oder mit fest miteinander verbundenen Teilen ausgeführt ist, wobei der Rotor (2) mindestens eine Rückstoßdüse (34) und einen Schmutzsammelbereich (4') aufweist und wobei der Rotor (2) zur Entsorgung bei geöffnetem Deckel (14) komplett aus dem Gehäuse (10) entnommen werden kann, wobei die Zentrifuge (1) Mittel zur Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufweist und wobei der Rotor (2) einen die Rückstoßdüse(n) (34) umfassenden Antriebsteil (3), der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, und einen den Schmutzsammelbereich (4') umfassenden Schmutzfangteil (4), der von dem zweiten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsteil (3) nur von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist,
dass der zweite Schmierölteilstrom aus dem Schmutzfangteil (4) unmittelbar in einen drucklosen Bereich (13) im Inneren des Gehäuses (10) führbar ist und dass dabei das Druckniveau einerseits im Antriebsteil (3) und andererseits im Schmutzfangteil (4) getrennt voneinander einstellbar ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) ein einstückiges Oberteil (22), ein einstückiges Unterteil (23) und mindestens eine dazwischen angeordnete Zwischenwand (24, 24') aufweist, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, und daß das Oberteil (22) und die Zwischenwand (24, 24') den Schmutzsammelbereich (4') einschließen und das Unterteil (23) und die Zwischenwand (24, 24') den Antriebsteil (3) bilden.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (22) eine radial innere und eine radial äußere Ringwand (43, 40) und eine oberseitige Deckwand (41) umfaßt, daß die radial innere Ringwand (43) mit ihrem hohlen Inneren einen Kanal (30') für den dem Schmutzfangteil (4) zuzuleitenden Schmierölteilstrom bildet und daß die radial innere Wand (43) in ihrem oberen Bereich mindestens eine Übertrittsöffnung (44) aus dem Kanal (30') in den Schmutzsammelbereich (4') aufweist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (23) einen zentralen Einlaß (18) für den gesamten der Zentrifuge zugeleiteten Schmierölstrom aufweist, daß von dem Einlaß (18) eine erste Durchbrechung (24.1) mit definiertem Querschnitt durch die Zwischenwand (24, 24') in den Kanal (30') führt und daß von dem Einlaß (18) wenigstens eine zweite Durchbrechung (24.2) mit definiertem Querschnitt in wenigstens eine zwischen der Zwischenwand (24, 24') und dem Unterteil (23) ausgebildete Düsenkammer (34') führt.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (23) oberseitig eine niedrige, deckungsgleich mit der radial inneren Ringwand (43) des Oberteils (22) verlaufende Ringwand (30.1) aufweist und daß die zweite Durchbrechung (24.2) radial durch die Ringwand (30.1) des Unterteils (23) verläuft.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24, 24') einstückig mit wenigstens einem rohrstutzenartigen Ölauslaßkanal (47) ausgeführt ist, der aus einem radial inneren Teil des Schmutzsammelbereichs (4') durch die/eine Düsenkammer (34') hindurch zur Unterseite des Rotors (2) führt und dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt der ersten Durchbrechung (24.1) und der Übertrittsöffnung (en) (44).
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24) einteilig ausgeführt ist und sich in einer Ebene zwischen Oberteil (22) und Unterteil (23) erstreckt.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24, 24') zweiteilig ausgeführt ist und daß sich ein radial äußerer Teil (24) der Zwischenwand (24, 24') in einer ersten Ebene und ein radial innerer Teil (24') der Zwischenwand (24, 24') in einer zweiten Ebene zwischen Oberteil (22) und Unterteil (23) erstreckt.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmutzfangteil (4) in Radialrichtung weisende, in Umfangsrichtung des Rotors (2) gleichmäßig voneinander beabstandete Leit- und Trennwände (48) vorgesehen sind, die einstückig mit dem Oberteil (22) sind.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unten und oben am Rotor (2) jeweils ein zentrischer Wellenstummel (5', 5'') zur drehbaren Lagerung des Rotors (2) angebracht oder einstückig angeformt ist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) in seinem Zentrum einen axial durchgehenden, oben und unten oder nur unten offenen Hohlraum (30') aufweist, daß durch den Hohlraum (30') zur drehbaren Lagerung des Rotors (2) eine gehäusefeste Achse (5) verläuft und daß zwischen der Achse (5) und dem Rotor (2) Lager (51, 52) angeordnet sind, die bei dem Entnehmen des Rotors (2) aus dem Gehäuse (10) auf der Achse (5) verbleiben.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gehäusefeste Achse (5) ein einen Öleinlaß (18) bildender Abschnitt eines Ölzuführungskanals verläuft, daß von dem Öleinlaß (18) durch mindestens eine in der Achse (5) vorgesehene erste Übertrittsöffnung (54') mit definiertem Querschnitt der erste Schmierölteilstrom in den Schmutzsammelbereich (4') führbar ist und daß von dem Öleinlaß (18) durch mindestens eine in der Achse vorgesehene zweite Übertrittsöffnung (54) mit definiertem Querschnitt der zweite Schmierölteilstrom in den Antriebsteil (3) führbar ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein unteres Lager (51) des Rotors (2) durch ein Gleitlager mit einer auf die Achse (5) aufgesetzten Lagerbuchse (51') gebildet ist, daß stromab der zweiten Übertrittsöffnung (54) der Achse (5) in der Lagerbuchse (51') mindestens eine in den Antriebsteil (3) führende weitere Durchlaßöffnung (54'') vorgesehen ist und daß der Rotor (2) mit einem zentralen unteren, hülsenartig geformten Bereich (30'') im Schiebesitz abgedichtet auf die Lagerbuchse (51') aufgesetzt ist.